Drahtlose Breitbandkommunikationssysteme

Das Joint Lab des IHP mit dem Institut für Informatik an der Humboldt-Universität zu Berlin wurde im Jahr 2011 gegründet. Beide Einrichtungen haben bereits eine lange Historie der erfolgreichen Zusammenarbeit. Das Joint Lab ist auf die Untersuchung und Entwicklung von leistungsfähigen drahtlosen Kommunikationssystemen mit höchsten Datenraten fokussiert. Weitere Themen bilden Lokalisierungsverfahren und die Synchronisation von Netzwerkknoten. Dabei kommen sowohl Signalverarbeitungsverfahren, der modellbasierte Entwurf sowie Techniken der Künstlichen Intelligenz zum Einsatz. 

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    Der Forschungsschwerpunkt des Joint Labs ist die Entwicklung von:  

    • MIMO-Techniken für drahtlose Kommunikation mit ultrahohen Datenraten 
    • Entfernungsmessung und Lokalisierung mit Hilfe drahtloser Kommunikationssysteme
    • präzisen Zeitsynchronisation von Knoten in drahtlosen Netzwerken
    • Einsatz von KI zur Optimierung der Funktion drahtloser Netzwerke

    Neben der Lehre charakterisieren Forschungsprojekte die Arbeit des Joint Labs. Im Jahr 2019 wurde die Arbeit an dem DFG-Projekt maximumMIMO-II erfolgreich abgeschlossen. In diesem Projekt ging es um die Erhöhung der spektralen Effizienz durch den Einsatz von massive-MIMO-Technologien und hochauflösender phased-array-Antennentopologie. Im Rahmen dieses DFG-Projekts wurden 2018/19, in Zusammenarbeit mit dem IHP, umfangreiche Übertragungsexperimente durchgeführt, welche die Umsetzbarkeit der theoretischen Ergebnisse bestätigt haben.

    In einer Masterarbeit wurde die Anwendbarkeit des Line-of-Sight-MIMO-Prinzips für WLAN-Frequenzen bei 2,4 GHz und 5 GHz untersucht und experimentell nachgewiesen. Eine entsprechende Veröffentlichung ist eingereicht. 
    Ende 2019 wurde ein weiteres DFG-Projekt mit dem Akronym AgileHyBeams bewilligt. In diesem Projekt werden die grundlegenden Arbeiten aus dem maximumMIMO-Projekt für Hybrid-Beamforming-Verfahren weiterentwickelt. Dieses Projekt wurde am 01.09.2020 begonnen.

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    AgileHyBeamS

    AgileHyBeams ist ein DFG-finanziertes Forschungsprojekt zur Untersuchung und Optimierung von Hybrid-Beamforming-Verfahren. Projektpartner sind der Vodafone-Lehrstuhl Drahtlose Kommunikation an der TU Dresden (Prof. Dr. G. Fettweis) und die Universität der Bundeswehr München (Prof. Dr. B. Lankl). Das Projekt hat im September 2020 begonnen.

    5GENESIS: https://5genesis.eu/

    5GENESIS ist ein EU-Projekt zur Entwicklung und Test von 5G-Technologie. Um zu ermöglichen, dass sich eine große Anzahl von 5G-Nutzern mit dem 5G-Netz verbindet, dient ein zentraler Ort in Berlin, das Hauptgebäude der Humboldt-Universität zu Berlin, als Standort für dieses Testbed. Das IHP steuert zu diesem Testbed mmWellen-Technologie für Backhaulnetze bei. Eine Gruppe von der Humboldt-Universität arbeitet an Anonymisierungstechniken für Daten, welche in drahtlosen Netzwerken anfallen.

    maximumMIMO: www.wireless100gb.de

    Für Anwendungen wie Backhaul-Richtfunk in Mobilfunknetzen werden sehr bald Datenraten von 100 Gbit/s benötigt, was mindestens eine Größenordnung über dem heute Machbaren liegt. In maximumMIMO werden Line-of-Sight-MIMO-Techniken untersucht, die den Weg zu Datenraten von 100 Gbit/s und mehr ebenen. Das Projekt wurde erfolgreich im Jahr 2019 abgeschlossen.

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    1. Synchronization in 5G: A Bayesian Approach
      M. Goodarzi, D. Cvetkovski, N. Maletic, J. Gutierrez Teran, E. Grass 
      Proc. European Conference on Networks and Communications (EuCNC 2020), 214 (2020)
    2. Sequential Channel Equalization in Strong Line-of-Sight MIMO Communication, 
      X. Song, D. Cvetkovski, W. Rave, E. Grass, G. Fettweis 
      IEEE Transactions on Wireless Communications 18(1), 340 (2019) 
    3. Design and Experimental Evaluation of Equalization Algorithms for Line-of-Sight Spatial Multiplexing at 60 GHz 
      X. Song, T. Hälsig, D. Cvetkovski, W. Rave, B. Lankl, E. Grass, G. Fettweis 
      IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC) 36(11), 2570 (2018)
    4. Statistical Properties and Variations of LOS MIMO Channels at Millimeter Wave Frequencies 
      T. Hälsig, D. Cvetkovski, E. Grass, B. Lankl 
      Proc. 22nd International ITG Workshop on Smart Antennas (WSA 2018), 1 (2018) 
    5. Hardware-in-the-Loop Demonstration of a 60 GHz Line-of-Sight 2x2 MIMO Link 
      D. Cvetkovski, E. Grass, T. Hälsig, B. Lankl 
      ​​​​​​​Proc. 17th IEEE International Conference on Smart Technologies (IEEE EUROCON 2017), 631 (2017)
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    Innerhalb des Joint Lab wird in der Lehre im Modul Drahtlose Breitbandkommunikation auf Grundlagen der Nachrichtentechnik sowie auf spezielle aktuelle Entwicklungen (z. B. Mobilfunkstandard 5G) eingegangen. Der wachsende Anteil an Smartphones führt zu einem rasanten Anstieg der notwendigen Übertragungsraten für mobile Endgeräte. Ausgehend von den Kanaleigenschaften werden Algorithmen, Architekturen und Implementierungsaspekte für drahtlose Kommunikationssysteme mit höchsten Datenraten erörtert und den Studierenden vermittelt. Aus Forschungsprojekten zur 5. Generation Mobilfunk (5G) fließen Ergebnisse direkt in die Lehre ein.

Prof. Dr.-Ing. Eckhard Grass

IHP 
Im Technologiepark 25
15236 Frankfurt (Oder)
Deutschland

Telefon: +49 335 5625 731
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